2025屆高考化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí)大單元整合　提能力驗(yàn)考情5

大單元整合提能力驗(yàn)考情五惰性氣體對(duì)化學(xué)平衡的影響1.恒容時(shí)充入惰性氣體，對(duì)于氣體反應(yīng)體系各組分的濃度不變，速率不變，平衡不移動(dòng)。2.恒溫、恒壓，充入惰性氣體。體積必增大，對(duì)于氣體反應(yīng)體系相當(dāng)于減壓對(duì)平衡的影響。3.對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等的可逆反應(yīng)，無(wú)論是恒容時(shí)還是恒壓下向平衡體系中加入惰性氣體，平衡都不會(huì)移動(dòng)。轉(zhuǎn)化率與溫度可逆反應(yīng)的焓變?chǔ)升高溫度吸熱反應(yīng)，ΔH＞0未達(dá)到平衡的轉(zhuǎn)化率增大已達(dá)到平衡的平衡轉(zhuǎn)化率增大放熱反應(yīng)，ΔH＜0未達(dá)到平衡的轉(zhuǎn)化率增大已達(dá)到平衡的平衡轉(zhuǎn)化率減小化工生產(chǎn)適宜條件選擇的一般原則條件原則從化學(xué)反應(yīng)速率分析既不能過(guò)快，又不能太慢從化學(xué)平衡移動(dòng)分析既要注意外界條件對(duì)速率和平衡影響的一致性，又要注意二者影響的矛盾性從原料的利用率分析增加易得廉價(jià)原料，提高難得高價(jià)原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本從實(shí)際生產(chǎn)能力分析如設(shè)備承受高溫、高壓能力等從催化劑的使用活性分析注意催化劑的活性對(duì)溫度的限制如工業(yè)合成氨條件：①壓強(qiáng)：10Mpa～30Mpa；②溫度：400～500℃；③催化劑：鐵觸媒。反應(yīng)曲線分析(2023·湖南卷)向一恒容密閉容器中加入1molCH4和一定量的H2O，發(fā)生反應(yīng)：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。CH4的平衡轉(zhuǎn)化率按不同投料比xeq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(x＝\f(nCH4,nH2O)))隨溫度的變化曲線如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(B)A.x1＜x2B.反應(yīng)速率：vb正＜vc正C.點(diǎn)a、b、c對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)：Ka＜Kb＝KcD.反應(yīng)溫度為T1，當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)【解析】相同溫度下，eq\f(nCH4,nH2O)比值越大，甲烷轉(zhuǎn)化率越小，圖像分析可知x1＜x2，A正確；b、c點(diǎn)反應(yīng)的溫度相同，CH4初始投料為1mol，b點(diǎn)甲烷轉(zhuǎn)化率大，則b點(diǎn)的x值小于c點(diǎn)，即b點(diǎn)H2O(g)濃度大，則反應(yīng)速率：vb正＞vc正，B錯(cuò)誤；升高溫度，甲烷轉(zhuǎn)化率增大，說(shuō)明反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡常數(shù)增大，則Ka＜Kb＝Kc，C正確；反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量變化的反應(yīng)，相同溫度下，反應(yīng)溫度為T1，當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，D正確。(2023·深圳二模)恒溫、恒壓下，向密閉容器中充入少量正丁烷，可同時(shí)發(fā)生反應(yīng)：反應(yīng)1：(g)(g)＋H2(g)ΔH1反應(yīng)2：(g)(g)＋H2(g)ΔH2反應(yīng)3：(g)(g)ΔH3已知：lnK＝－eq\f(ΔH,RT)＋C，其中R、C均為常數(shù)。反應(yīng)1和反應(yīng)2的lnK隨eq\f(1,T)變化關(guān)系曲線如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(B)A.ΔH1<0，ΔH2<0B.穩(wěn)定性：反－2－丁烯>順－2－丁烯C.a為反應(yīng)3中l(wèi)nK隨eq\f(1,T)的變化曲線D.再向平衡體系中充入少量Ar，反應(yīng)3的平衡常數(shù)增大【解析】由圖可知，反應(yīng)1、2，隨溫度增大，K值均增大，ΔH1>0，ΔH2>0，A錯(cuò)誤；由圖可知，反應(yīng)1的斜率大，故ΔH1>ΔH2，反應(yīng)3的ΔH3＝ΔH2－ΔH1<0，穩(wěn)定性：反－2－丁烯>順－2－丁烯，B正確；ΔH3＝ΔH2－ΔH1<0，反應(yīng)3中l(wèi)nK隨eq\f(1,T)的變化曲線斜率為正，C錯(cuò)誤；平衡常數(shù)僅受溫度影響，充入少量Ar平衡常數(shù)不變，D錯(cuò)誤。(2023·江蘇卷)二氧化碳加氫制甲烷過(guò)程中的主要反應(yīng)為CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝－164.7kJ/molCO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝41.2kJ/mol在密閉容器中，1.01×105Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)＝1∶4時(shí)，CO2平衡轉(zhuǎn)化率、在催化劑作用下反應(yīng)相同時(shí)間所測(cè)得的CO2實(shí)際轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如題圖所示。CH4的選擇性可表示為eq\f(n生成CH4,n反應(yīng)CO2)×100%。下列說(shuō)法正確的是(D)A.反應(yīng)2CO(g)＋2H2(g)=CO2(g)＋CH4(g)的焓變?chǔ)＝－205.9kJ/molB.CH4的平衡選擇性隨著溫度的升高而增加C.用該催化劑催化二氧化碳反應(yīng)的最佳溫度范圍約為480～530℃D.450℃時(shí)，提高eq\f(n起始H2,n起始CO2)的值或增大壓強(qiáng)，均能使CO2平衡轉(zhuǎn)化率達(dá)到X點(diǎn)的值【解析】將已給的兩個(gè)熱方程式標(biāo)為①、②，根據(jù)蓋斯定律，①－2×②可知2CO(g)＋2H2(g)=CO2(g)＋CH4(g)ΔH＝－247.1kJ/mol，A錯(cuò)誤；生成CH4為放熱反應(yīng)，隨著溫度的升高，CH4的選擇性減小，B錯(cuò)誤；從圖中看出該催化劑催化二氧化碳在400℃左右為最佳溫度，C錯(cuò)誤；增大一種反應(yīng)物的量可提高另一種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，增大壓強(qiáng)第一個(gè)反應(yīng)平衡正向移動(dòng)，第二個(gè)反應(yīng)平衡不移動(dòng)，D正確。反應(yīng)機(jī)理循環(huán)圖(2023·湖南卷)N2H4是一種強(qiáng)還原性的高能物質(zhì)，在航天、能源等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。我國(guó)科學(xué)家合成的某Ru(Ⅱ)催化劑{用[L—Ru—NH3]＋表示}能高效電催化氧化NH3合成N2H4，其反應(yīng)機(jī)理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(B)A.Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，配體NH3失去質(zhì)子能力增強(qiáng)B.M中Ru的化合價(jià)為＋3C.該過(guò)程有非極性鍵的形成D.該過(guò)程的總反應(yīng)：4NH3－2e－=N2H4＋2NHeq\o\al(＋,4)【解析】[L—Ru—NH3]＋失去電子生成[L—Ru—NH3]2＋，[L—Ru—NH3]2＋與氨氣反應(yīng)生成NHeq\o\al(＋,4)和[L—Ru—NH2]＋，說(shuō)明配體NH3失去質(zhì)子能力增強(qiáng)，A正確；[L—Ru—NH2]＋→[L—Ru—eq\o(N,\s\up6(·))H2]＋得到一個(gè)電子，Ru化合價(jià)不變，仍為＋2價(jià)，B錯(cuò)誤；2個(gè)M生成產(chǎn)物中形成了N—N共價(jià)鍵，為非極性共價(jià)鍵，C正確；分析轉(zhuǎn)化過(guò)程得到，該過(guò)程的總反應(yīng)：4NH3－2e－=N2H4＋2NHeq\o\al(＋,4)，D正確。(2023·新課標(biāo)卷)“肼合成酶”以其中的Fe2＋配合物為催化中心，可將NH2OH與NH3轉(zhuǎn)化為肼(NH2NH2)，其反應(yīng)歷程如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(D)A.NH2OH、NH3和H2O均為極性分子B.反應(yīng)涉及N—H、N—O斷裂和N—N生成C.催化中心的Fe2＋被氧化為Fe3＋，后又被還原為Fe2＋D.將NH2OH替換為ND2OD，反應(yīng)可得ND2ND2【解析】NH2OH，NH3，H2O的電荷分布都不均勻、不對(duì)稱，為極性分子，A正確；由反應(yīng)歷程可知，有N—H、N—O斷裂，還有N—N的生成，B正確；由反應(yīng)歷程可知，反應(yīng)過(guò)程中，F(xiàn)e2＋先失去電子后又得到電子生成Fe2＋，C正確；由反應(yīng)歷程可知，反應(yīng)過(guò)程中，生成的NH2NH2有2個(gè)氫原子來(lái)源于NH3，所以將NH2OH替換為ND2OD得到ND2NH2和HDO，D錯(cuò)誤?；瘜W(xué)反應(yīng)原理綜合(2023·全國(guó)甲卷)甲烷選擇性氧化制備甲醇是一種原子利用率高的方法?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：①3O2(g)=2O3(g)K1ΔH1＝285kJ/mol②2CH4(g)＋O2(g)=2CH3OH(l)K2ΔH2＝－329kJ/mol反應(yīng)③CH4(g)＋O3(g)=CH3OH(l)＋O2(g)的ΔH3＝－307kJ/mol，平衡常數(shù)K3＝________(用K1、K2表示)。(2)電噴霧電離等方法得到的M＋(Fe＋、Co＋、Ni＋等)與O3反應(yīng)可得MO＋。MO＋與CH4反應(yīng)能高選擇性地生成甲醇。分別在300K和310K下(其他反應(yīng)條件相同)進(jìn)行反應(yīng)MO＋＋CH4=M＋＋CH3OH，結(jié)果如圖所示。圖中300K的曲線是____(填“a”或“b”)。300K、60s時(shí)MO＋的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_____________(列出算式)。(3)MO＋分別與CH4、CD4反應(yīng)，體系的能量隨反應(yīng)進(jìn)程的變化如圖所示(二者歷程相似，圖中以CH4示例)。(ⅰ)步驟Ⅰ和Ⅱ中涉及氫原子成鍵變化的是步驟________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。(ⅱ)直接參與化學(xué)鍵變化的元素被替換為更重的同位素時(shí)，反應(yīng)速率會(huì)變慢，則MO＋與CD4反應(yīng)的能量變化應(yīng)為圖中曲線____(填“c”或“d”)。(ⅲ)MO＋與CH2D2反應(yīng)，氘代甲醇的產(chǎn)量CH2DOD________CHD2OH(填“＞”“＝”或“＜”)。若MO＋與CHD3反應(yīng)，生成的氘代甲醇有________種?！敬鸢浮?1)eq\r(\f(K2,K1))(2)b(1－10－0.1)×100%(3)(ⅰ)Ⅰ(ⅱ)c(ⅲ)＜2【解析】(1)根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)③＝eq\f(1,2)×(反應(yīng)②－反應(yīng)①)，則平衡常數(shù)K3＝eq\r(\f(K2,K1))。(2)溫度越高，反應(yīng)速率越快，單位時(shí)間內(nèi)消耗的MO＋越多，剩余的MO＋越少，則比值：eq\f(cMO＋,cMO＋＋cM＋)越小，負(fù)對(duì)數(shù)值就越大，即310K曲線在300K對(duì)應(yīng)的曲線上方，所以300K的曲線是b,310K的曲線是a，由圖可知，300K、60s時(shí)，－lgeq\f(cMO＋,cMO＋＋cM＋)＝0.1，則：eq\f(cMO＋,cMO＋＋cM＋)＝10－0.1，轉(zhuǎn)化的MO＋的量與M＋的量是一致的，所以MO＋的轉(zhuǎn)化率為eq\f(cM＋,cMO＋＋cM＋)×100%＝1－eq\f(cMO＋,cMO＋＋cM＋)×100%＝(1－10－0.1)×100%。(3)(ⅰ)由圖可知，步驟Ⅰ中涉及C—H的斷裂和H—O的形成，步驟Ⅱ中涉及O—M的斷裂和C—O的形成，所以涉及氫原子成鍵變化的是步驟Ⅰ。(ⅱ)直接參與化學(xué)鍵變化的元素被替換為更重的同位素時(shí)，反應(yīng)速率會(huì)變慢，即反應(yīng)的活化能變大，所以MO＋與CD4反應(yīng)的能量變化應(yīng)為圖中曲線c。(ⅲ)根據(jù)ⅱ中信息可知，MO＋與CH2D2反應(yīng)，生成氘代甲醇的反應(yīng)速率較慢，單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量較低，所以產(chǎn)量：CH2DOD＜CHD2OH，若MO＋與CHD3反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)機(jī)理圖可知，生成的氘代甲醇可能為CD3OH和CHD2OD，共2種。(2023·新課標(biāo)卷)氨是最重要的化學(xué)品之一，我國(guó)目前氨的生產(chǎn)能力位居世界首位?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)根據(jù)圖1數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)的ΔH＝________kJ/mol。圖1能量轉(zhuǎn)換關(guān)系圖2反應(yīng)機(jī)理(2)研究表明，合成氨反應(yīng)在Fe催化劑上可能通過(guò)圖2機(jī)理進(jìn)行(*表示催化劑表面吸附位，Neq\o\al(*,2)表示被吸附于催化劑表面的N2)。判斷上述反應(yīng)機(jī)理中，速率控制步驟(即速率最慢步驟)為_(kāi)_______(填步驟前的標(biāo)號(hào))，理由是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)合成氨催化劑前驅(qū)體(主要成分為Fe3O4)使用前經(jīng)H2還原，生成α－Fe包裹的Fe3O4。已知α－Fe屬于立方晶系，晶胞參數(shù)a＝287pm，密度為7.8g/cm3。則α－Fe晶胞中含有Fe的原子數(shù)為_(kāi)_________(列出計(jì)算式，設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA)。(4)在不同壓強(qiáng)下，以兩種不同組成進(jìn)料，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)氨的摩爾分?jǐn)?shù)與溫度的計(jì)算結(jié)果如圖所示。其中一種進(jìn)料組成為xH2＝0.75、xN2＝0.25，另一種為xH2＝0.675、xN2＝0.225、xAr＝0.10(物質(zhì)ⅰ的摩爾分?jǐn)?shù)：xi＝eq\f(ni,n總))。圖3圖4①圖中壓強(qiáng)由小到大的順序?yàn)開(kāi)_______，判斷的依據(jù)是。②進(jìn)料組成中含有惰性氣體Ar的圖是__________________________________________________________________。③圖3中，當(dāng)p2＝20MPa、xNH3＝0.20時(shí)，氮的轉(zhuǎn)化率α＝________。該溫度時(shí)，反應(yīng)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)的平衡常數(shù)Kp＝________MPa－1(化為最簡(jiǎn)式)?！敬鸢浮?1)－45(2)ⅱ氮?dú)夥肿又泻械I，斷裂氮氮三鍵所需能量最高，該步反應(yīng)速率最慢(3)eq\f(7.8×287×10－103NA,56)(4)①p1＜p2＜p3此反應(yīng)為氣體分子數(shù)目減小的反應(yīng)，在相同溫度下，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，氨的物質(zhì)的量增大②圖4③33.3%eq\f(\r(3),36)【解析】(1)由圖可知，反應(yīng)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)的ΔH＝(473＋654－339－397－436)kJ/mol＝－45kJ/mol。(2)斷鍵吸熱，成鍵放熱，氮?dú)夥肿又泻械I，斷裂氮氮三鍵所需能量較高，該步反應(yīng)速率較慢，影響整個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)速率，所以上述反應(yīng)機(jī)理中，速率控制步驟為ⅱ。(3)α－Fe晶胞中含有Fe的原子數(shù)為x，則晶胞的質(zhì)量m＝eq\f(56x,NA)g，晶胞的體積V＝(287×10－10cm)3，晶胞質(zhì)量m＝ρV＝(287×10－10cm)3×7.8g/cm3＝7.8×(287×10－10)3g，即eq\f(56x,NA)＝7.8×(287×10－10)3，x＝eq\f(7.8×287×10－103NA,56)。(4)①溫度一定，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，氨的物質(zhì)的量和摩爾分?jǐn)?shù)均增大，即其他條件相同時(shí)，壓強(qiáng)越大，氨的摩爾分?jǐn)?shù)越大，所以圖中壓強(qiáng)由小到大的順序?yàn)閜1＜p2＜p3，此反應(yīng)為氣體分子數(shù)目減小的反應(yīng)，在相同溫度下，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，氨的物質(zhì)的量增大。②惰性氣體Ar不參與反應(yīng)，起始混合氣體總量相同、溫度和壓強(qiáng)一定時(shí)，進(jìn)料組成為xH2＝0.75、xN2＝0.25的反應(yīng)體系中n(NH3)較大，并且反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)氨的摩爾分?jǐn)?shù)也較大，對(duì)比圖3、4中壓強(qiáng)p1、溫度700K時(shí)氨的摩爾分?jǐn)?shù)大小可知，圖3是進(jìn)料組成中不含有惰性氣體Ar的圖，圖4是進(jìn)料組成中含有惰性氣體Ar的圖。③圖3是進(jìn)料組成中不含有惰性氣體Ar的圖，xH2＝0.75、xN2＝0.25，設(shè)起始時(shí)n(H2)＝3mol，n(N2)＝1mol，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)p2＝20MPa、xNH3＝0.20，反應(yīng)三段式為eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)起始/(mol)130變化/(mol)x3x2x平衡/(mol)1－x3－3x2xxNH3＝eq\f(2x,4－2x)＝0.20，解得x＝eq\f(1,3)，則氮的轉(zhuǎn)化率α＝eq\f(\f(1,3)mol,1mol)×100%≈33.3%；物質(zhì)分壓：p(NH3)＝0.20×20MPa＝4MPa，p(H2)＝3p(N2)＝12MPa，反應(yīng)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)的平衡常數(shù)Kp＝eq\f(pNH3,p\s\up7(\f(3,2))H2·p\s\up7(\f(1,2))N2)＝eq\f(4,4\s\up7(\f(1,2))×12\s\up7(\f(3,2)))MPa－1＝eq\f(\r(3),36)MPa－1。(2023·廣東卷)配合物廣泛存在于自然界，且在生產(chǎn)和生活中都發(fā)揮著重要作用。(1)某有機(jī)物R能與Fe2＋形成橙紅色的配離子[FeR3]2＋，該配離子可被HNO3氧化成淡藍(lán)色的配離子[FeR3]3＋。①基態(tài)Fe2＋的3d電子軌道表示式為_(kāi)_____________________。②完成反應(yīng)的離子方程式：NOeq\o\al(－,3)＋2[FeR3]2＋＋3H＋____________＋2[FeR3]3＋＋H2O。(2)某研究小組對(duì)(1)中②的反應(yīng)進(jìn)行了研究。用濃度分別為2.0mol/L、2.5mol/L、3.0mol/L的HNO3溶液進(jìn)行了三組實(shí)驗(yàn)，得到c([FeR3]2＋)隨時(shí)間t的變化曲線如圖1。圖1①c(HNO3)＝3.0mol/L時(shí)，在0～1min內(nèi)，[FeR3]2＋的平均消耗速率＝______________________。②下列有關(guān)說(shuō)法正確的有________(填字母)。A.平衡后加水稀釋，eq\f(c[FeR3]2＋,c[FeR3]3＋)增大B.[FeR3]2＋平衡轉(zhuǎn)化率：αⅢ＞αⅡ＞αⅠC.三組實(shí)驗(yàn)中，反應(yīng)速率都隨反應(yīng)進(jìn)程一直減小D.體系由橙紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榈{(lán)色所需時(shí)間：tⅢ＞tⅡ＞tⅠ(3)R的衍生物L(fēng)可用于分離稀土。溶液中某稀土離子(用M表示)與L存在平衡：M＋LMLK1ML＋LML2K2研究組配制了L起始濃度c0(L)＝0.02mol/L、M與L起始濃度比c0(M)∶c0(L)不同的系列溶液，反應(yīng)平衡后測(cè)定其核磁共振氫譜。配體L上的某個(gè)特征H在三個(gè)物種L、ML、ML2中的化學(xué)位移不同，該特征H對(duì)應(yīng)吸收峰的相對(duì)峰面積S(體系中所有特征H的總峰面積計(jì)為1)如下表。c0(M)∶c0(L)S(L)S(ML)S(ML2)01.0000ax＜0.010.64b＜0.010.400.60已知：核磁共振氫譜中相對(duì)峰面積S之比等于吸收峰對(duì)應(yīng)H的原子數(shù)目之比；“＜0.01”表示未檢測(cè)到。①c0(M)∶c0(L)＝a時(shí)，x＝________。②c0(M)∶c0(L)＝b時(shí)，平衡濃度之比c平(ML2)∶c平(ML)＝________。(4)研究組用吸收光譜法研究了(3)中M與L反應(yīng)體系。當(dāng)c0(L)＝1.0×10－5mol/L時(shí)，測(cè)得平衡時(shí)各物種c平∶c0(L)隨c0(M)∶c0(L)的變化曲線如圖2。c0(M)∶c0(L)＝0.51時(shí)，計(jì)算M的平衡轉(zhuǎn)化率(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。圖2【答案】(1)①②HNO2(2)①5.0×10－5mol/(L·min)②AB(3)①0.36②3∶4(4)98%(計(jì)算過(guò)程見(jiàn)解析)【解析】(2)①濃度分別為2.0mol